"أمر غريب" في الشمس.. ما اللغز؟

في الواقع، هناك الكثير من الأشياء الغريبة عن الشمس، لكن مسبارا فضائيا رائدا أعطانا للتو الدليل الذي قد نحتاجه لحل أحدها.

وتكشف الملاحظات الجديدة من المركبة الشمسية المدارية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) إلى أن إعادة الاتصال المستمر لخطوط المجال المغناطيسي الصغيرة قد تكون على الأقل جزءا من سبب ارتفاع درجة حرارة بعض أجزاء الشمس عن غيرها.

وتكمن المشكلة في أن سطح الشمس يبلغ حوالي 5500 درجة مئوية (9932 فهرنهايت) - وهي درجة حرارة طبيعية لنجم شبيه بالشمس. لكن المادة الموجودة في غلافها الجوي تزداد سخونة فقط مع المسافة من السطح، وتبلغ ذروتها عند 2 مليون درجة مئوية في أعلى المناطق المعروفة باسم الهالة.

وعلمنا بانقلاب درجة الحرارة الإكليلية هذا منذ الأربعينيات، ويُعتقد أنه سمة شائعة في النجوم. لكن ما لم يتمكن العلماء من تحديده هو السبب. ومن الحلول المرشحة، إعادة الاتصال المغناطيسي المستمر على نطاق صغير.

وعلى الأقل على نطاق واسع، إعادة الاتصال المغناطيسي هو سلوك شمسي موثق جيدا. معظم النجوم كرات مضطربة من البلازما الساخنة بشكل لا يصدق. ويتفاعل سائل مكون من جسيمات مشحونة بقوة مع القوى الكهرومغناطيسية. وهذا يعني أن أجساما مثل شمسنا تنبض بشكل إيجابي بمجالات مغناطيسية شديدة التعقيد وفوضوية. وخارج الطبقة الأعمق من الغلاف الجوي للشمس، والمعروفة باسم الغلاف الضوئي الخاص بها، يمكن لخطوط المجال المغناطيسي هذه أن تتشابك، وتمتد، وتلتقط، ثم تعيد الاتصال.

وينتج عن ذلك دفقة هائلة من الطاقة - المحرك الذي يقوم بتشغيل التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية التي ترسل الجسيمات تتفجر عبر النظام الشمسي.

وعلى نطاقات أصغر، اعتقد العلماء أن أحداث إعادة الاتصال هذه ستضخ الطاقة في الإكليل، وبالتالي تزودها بمصدر للتدفئة. لكن الشمس شديدة السطوع والحرارة، ما يجعل من الصعب مراقبتها؛ ببساطة لم يكن لدينا دقة كافية لرؤية المقاييس الصغيرة التي ستحدث عليها هذه العملية.

وهذا هو المكان الذي يدخل فيه Solar Orbiter إلى الصورة. أطلق المسبار الشمسي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) في فبراير 2020، وكان يقترب من نجمنا، حيث قام بالتكبير إلى التقارب المحفوف بالمخاطر في سلسلة من اللقاءات المتكررة لدراسة نشاطه بتفاصيل مذهلة.

وعندما حققت المركبة الفضائية اقترابها الأول، لاحظت شيئا مذهلا. في 3 مارس 2022، كشفت الصور فائقة الدقة بأطوال موجات فوق بنفسجية شديدة عن إعادة اتصال مغناطيسي يحدث على مقاييس دقيقة للغاية (للشمس) - بعرض 390 كيلومترا (242 ميلا) فقط.

وهذا في الواقع أمر لا يصدق. تمكن العلماء من حل ودراسة ظاهرة أصغر قليلا من طول "غراند كانيون" على سطح الشمس.

وعلى مدار ساعة، سجلت المركبة الفضائية نقطة تعرف باسم النقطة الفارغة، حيث تنخفض شدة المجال المغناطيسي إلى الصفر. وهذه هي نقطة إعادة الاتصال المغناطيسي. وخلال هذا الإطار الزمني، تم الحفاظ على درجة حرارة النقطة الصفرية عند حوالي 10 مليون درجة مئوية. وأنتجت النقطة الفارغة أيضا تدفقا مستمرا يتدفق بعيدا بسرعات تبلغ حوالي 80 كيلومترا في الثانية، مرئية على شكل "نقط" من البلازما.

وهذا ما يُعرف بإعادة الاتصال "اللطيف"، لكن النقطة الفارغة أظهرت أيضا مرحلة من إعادة الاتصال الأكثر عنفا. واستمرت عملية إعادة الاتصال هذه لمدة أربع دقائق فقط، لكنها أظهرت أن نوعي إعادة الاتصال يحدثان في وقت واحد، وبمقاييس أصغر مما كنا قادرين على حله سابقا.

وهذان النوعان من إعادة الاتصال سينقلان الكتلة والطاقة إلى الهالة فوقهما، ما يوفر مصدرا للحرارة يمكن أن يفسر على الأقل بعض انعكاس درجة الحرارة غير المفهوم جيدا.

وتشير النتائج أيضا إلى أن إعادة الاتصال قد تحدث على نطاقات صغيرة جدا بحيث يتعذر على Solar Orbiter حلها، على الأقل في هذا النهج الوثيق. وسيتم تكبير الصور العديدة التالية، بالإضافة إلى تلك التي حدثت للتو في 10 أبريل، ما قد يؤدي إلى المزيد من الملاحظات العالية الدقة.

وفي هذه الأثناء، لدينا أول دليل رصدي على أن إعادة الاتصال المغناطيسي الثابت على نطاق صغير يحدث على سطح الشمس، ما يثبت صحة فرضية طويلة الأمد حول كيفية تسخين الهالة، ويأخذنا خطوة أقرب نحو معرفة كيفية تسخين الهالة.

نُشر البحث في مجلة Nature Communications.